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软件定义无线传感器网络（Software-Defined Wireless Sensor Network,SDWSN）基于软件定义网络（Software-Defined Network,SDN）的解决方案,实现无线传感器网络（Wireless Sensor Network,WSN）控制功能和传送功能解耦,增加了网络管理的灵活性,是一种新型WSN。在SDWSN中,网络能量效率（简称“能效”）依然是制约WSN应用的关键因素,而拓扑控制（Topology Control,TC）对网络能效具有重要作用,是WSN的核心问题之一。在面向物联网（Internet of Things,IoT）应用的SDWSN中,网络节点的密集部署及业务的多样性增加了网络拓扑的动态特性,使得传统的TC技术面临实时性的挑战。本学位论文针对实时性挑战,着重研究SDWSN的动态拓扑控制问题,注重网络拓扑可变、可控场景下的控制算法,主要包括:SDWSN的能效中继选择（Relay Selection,RS）影响分析与建模、SDWSN中基于链路能效的时变网络拓扑控制算法、SDWSN中基于能效路由协议的可变功率控制算法以及SDWSN中面向时变拓扑的动态路由算法。所研究算法充分利用控制器集中控制和软件可编程,使网络拓扑在遭遇突发事件或网络状态发生变化时可以重新配置。论文的主要成果及创新点如下:1)针对SDWSN中给定源-目的节点间路径RS对网络生命期的影响问题,建立了基于最小能量路径的能效拓扑模型。所建模型主要包括应用于不同场景的混合最佳RS策略和能效中继搜索区域（Relay Search Region,RSR）模型。其中,前者包含基于最小距离范围和基于最小影响概率的两种模式,分别应用于无障碍和有障碍场景;后者基于能效RS特性分析给出了能效RSR的概念并延伸了最佳中继位置（Optimal Relay Position,ORP）的定义。同时,针对能效RSR模型定义了最佳跳距（Optimal Hop Distance,OHD）,并分析和论证了OHD对网络生命期的影响。为验证所建模型的有效性,提出了一种基于该模型的能效RS算法并进行了仿真,结果表明所提算法具有复杂度低、易于实现等优点,随着网络规模增大可以有效延长网络生命期。2)针对SDWSN网络状态变化对拓扑动态维护的影响问题,提出了两种基于链路能效的时变拓扑控制算法,分别为基于链路能效的普通传感器节点（Common Sensor Node,CSN）分簇网络时变拓扑控制算法和基于链路能效的软件定义传感器节点（Software-defined Sensor Node,SSN）中继网络时变拓扑控制算法。其中,前者应用于SDWSN中由CSN节点组成的单跳分簇网络,利用簇头分配簇内成员相关资源的方式减少簇内成员间干扰,以及通过CSN网关节点动态选择具有高链路能效簇头的方式提高网络平均能效;后者应用于SDWSN中由SSN节点组成的多跳中继网络,分别利用能效RSR模型和Dijkstra最短路径模型（Dijkstra’s Shortest Path Model,DSPM）构建初始网络拓扑,同时将网络状态转移过程建模为一个马尔可夫决策过程（Markov Decision Process,MDP）,并基于MDP模型通过值迭代学习方法寻找网络生命期内的最佳RS策略,最大化减少共信道干扰的影响。仿真结果表明,两种时变拓扑控制算法在SDWSN网络拓扑发生变化时均能有效提高相应网络能效,其中CSN分簇网络拓扑控制算法可以通过减少簇规模提高网络能效,且该算法性能在SDWSN实现平台上得到了初步验证,而SSN中继网络拓扑控制算法在能效RSR模型下通过最佳RS策略获得的网络能效优于DSPM模型下的性能。3)针对SDWSN拓扑动态维护过程中任意给定数据源节点的可变功率分配问题,提出了一种基于能效路由协议的可变功率控制算法,即在保证业务服务质量（Quality of Service,QoS）需求的情况下,由控制器根据节点自身及周围链路能量负载情况选择一条能效链路,动态地为其各节点分配发射功率并辅之调整传输时间。所提控制算法通过能效RS子算法和集中式中继调度子算法实现,前一子算法利用能效拓扑模型创建一个初始的网络拓扑,并在所建拓扑内确定节点的有效链路集和计算其相关链路优先级;后一子算法用于分配有效链路集内满足链路QoS需求的链路速率,以及根据链路优先级动态地为源节点选择中继节点和调整源节点发射功率及传输时间。仿真结果表明,在SDWSN拓扑动态维护过程中,所提控制算法通过及时调整节点的发射功率和传输时间,在网络状态发生变化时能够有效减少网络的平均能耗,而通过均衡链路能量负载可以进一步延长网络生命期。4)针对SDWSN时变拓扑环境下,路由协议中不同能效RS策略对网络性能的影响性问题,提出了一种基于能效RS的动态路由算法。所提路由算法利用能效RSR模型设计了一个同时考虑链路报酬和链路成本的动态链路权重,并通过调节链路权重中关于链路报酬和链路成本的占比系数,分析和对比不同能效RS策略下获得的网络性能。其中,所设计的链路报酬是动态变化的,与节点的剩余能量状态及分配的资源相关;而链路成本相对不变,与节点在能效RSR模型中所处的相对位置相关。仿真结果表明,网络能效可以通过增大链路权重中链路报酬的占比系数而得到改善。相比于基于DSPM模型的路由算法,所提算法具有较大的灵活性,可适用于网络拓扑动态易变的IoT应用环境。